JPH1186841A - リチウムイオン二次電池の端子部の接合構造 - Google Patents

リチウムイオン二次電池の端子部の接合構造

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JPH1186841A
JPH1186841A JP9257606A JP25760697A JPH1186841A JP H1186841 A JPH1186841 A JP H1186841A JP 9257606 A JP9257606 A JP 9257606A JP 25760697 A JP25760697 A JP 25760697A JP H1186841 A JPH1186841 A JP H1186841A
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JP
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battery
heat
aluminum foil
terminal
composite aluminum
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JP9257606A
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Katsumi Tanaka
克美 田中
Koji Minamitani
広治 南谷
Koji Miyano
幸治 宮野
Yoshimichi Miyajima
美道 宮島
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Showa Aluminum Can Corp
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Showa Aluminum Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池用包材の種類、電池の端子部の形状、構
造に関係せず、確実にヒートシールできると共に、リチ
ウムイオン二次電池の電池用包材と電池の端子部の短絡
を完全に防止できる接合構造及びその接合方法の提供。 【解決手段】 端子を合成樹脂フィルムとアルミニウム
箔からなる複合アルミニウム箔で挟む構造のリチウムイ
オン二次電池の端子部の接合において、複合アルミニウ
ム箔をヒートシール部よりも電池外側に延長させてお
き、ヒートシールの前または後において電池の端子部の
両側の複合アルミニウム箔を外側に折り返すか、折り曲
げるかまたはカールさせるリチウムイオン二次電池の端
子部の接合構造並びに接合方法。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
【0001】本発明は、電子部品、特に携帯電話、ノー
ト型パソコンなどに使用されているリチウムイオン二次
電池、特に固体電解質を用いたポリマー電池のケースと
して密封性、高温ヒートシール性及び対電解液耐性に優
れたポリマー電池端子部の接合構造並びに接合方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】リチウムイオン二次電池は、ニッケル−
水素電池などの従来の二次電池と比較して体積効率、重
量効率が優れており、携帯電話、ノート型パソコンなど
の分野の電源として広く採用されている。リチウムイオ
ン二次電池の中で、導電性ポリマーなどの固体電解質を
用いた電池はポリマー電池と呼ばれており、これまでの
PC(プロピレンカーボネート)、DEC(ジエチレン
カーボネート)、EC(エチレンカーボネート)などの
非水電解液を用いたリチウムイオン二次電池と比較して
電池自体を薄くでき、電解液の液漏れなどの危険も少な
く安全性に優れているなどの特徴を有し、現在今後の発
展が有望視されている電池である。
【0003】ポリマー電池ケース(ポリマー電池用包
材)のシール方法として、ヒートシールにより密封する
タイプ(ヒートシールタイプ)と、金属接合により気密
とするタイプ(金属ケース)の2種類あるが、端子の取
り出しやすさ、電池ケースのシールの簡単さからヒート
シールタイプが主流となりつつある。このヒートシール
タイプのシーラントとしては次の条件を満足する必要が
ある。 金属との接着性:電池用端子(Ni、Al、Cu)と
の接着性に優れ、特に端子まわりの密封性が得れらるこ
と。 高温ヒートシール性:夏期に自動車内などに放置さ
れ、90℃前後の高温になるが、このような条件でも密
封性を保持できること。 対電解液耐性:ポリマー電池の固体電解質といって
も、電解質と少量の溶剤(PC、DEC、ECなど)を
含有しており、これら電解液によりヒートシール部分の
接着力が低下したり、ヒートシール部分が電解液に溶解
したりして、電解液(固体電解質)を汚染し、性能の低
下をしないこと。
【0004】リチウムイオン二次電池は、小容積、軽
量、高出力を特徴とするため、薄型などの要望が有り、
このため電池の体積効率の関係でシール幅を大きく取れ
ない場合や、有機溶剤(電解液)の透過を最小限にする
ためヒートシール断面厚さを小さくしたい場合などがあ
るが、このような場合において、厚さが厚い端子におい
てはヒートシールが困難になったり、シーラントの選択
に限界があり、歩留の低下が避けられなかった。特に問
題なのは電池の端子部の形状によっては端子と電池包材
(複合アルミニウム箔)とが近接して包材のアルミニウ
ム箔との短絡の危険があることが避けられなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、リチウムイ
オン二次電池のヒートシールにより電池の端子部を接合
する場合において、電池用包材の種類、電池の端子部の
形状、構造に関係せず、確実にヒートシールできると共
に、リチウムイオン二次電池の電池用包材と電池の端子
部の短絡を完全に防止できる接合構造及びその接合方法
の開発を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1) リチ
ウムイオン二次電池の端子部の接合において、複合アル
ミニウム箔を外側に折り返した状態またはカールした状
態でヒートシールしてあるリチウムイオン二次電池の端
子部の接合構造、(2) 端子を複合アルミニウム箔で
挟む構造のリチウムイオン二次電池の端子部の接合にお
いて、複合アルミニウム箔をヒートシール部よりも電池
外側に延長させておき、ヒートシールの前または後にお
いて電池の端子部の両側の複合アルミニウム箔を外側に
折り返すか、折り曲げるかまたはカールさせるリチウム
イオン二次電池の端子部の接合方法、
【0007】(3) 端子を複合アルミニウム箔で挟む
構造のリチウムイオン二次電池の端子部の接合におい
て、複合アルミニウム箔をヒートシール部よりも電池外
側に延長させておき、ヒートシールの前において電池の
端子部の両側の複合アルミニウム箔を外側に折り返し、
折り返した上からヒートシールする上記(2)記載のリ
チウムイオン二次電池端子部の接合方法、(4) 端子
を複合アルミニウム箔で挟む構造のリチウムイオン二次
電池の端子部の接合において、複合アルミニウム箔をヒ
ートシール部よりも電池外側に延長させておき、ヒート
シールした後において電池の端子部の両側の複合アルミ
ニウム箔を外側に折り返し加工をする上記(2)記載の
リチウムイオン二次電池の端子部の接合方法、(5)
端子を複合アルミニウム箔で挟む構造のリチウムイオン
二次電池の端子部の接合において、複合アルミニウム箔
をヒートシール部よりも電池外側に延長させておき、ヒ
ートシールの前に電池の端子部の両側の複合アルミニウ
ム箔を外側に折り曲げ、ヒートシールをし、次いで折り
曲げた複合アルミニウム箔をヒートシール部上に折り返
し加工をする上記(2)記載のリチウムイオン二次電池
の端子部の接合方法、及び(6) 端子を複合アルミニ
ウム箔で挟む構造のリチウムイオン二次電池の端子部の
接合において、複合アルミニウム箔をヒートシール部よ
りも電池外側に延長させておき、ヒートシールの前に電
池の端子部の両側の複合アルミニウム箔を外側にカール
させ、カールした上からヒートシールする上記(2)記
載のリチウムイオン二次電池の端子部の接合方法、を開
発することにより上記の目的を達成した。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において電池とは、リチウ
ムイオン二次電池、特に好ましい対象としては導電性高
分子を固体電解質として使用した薄型リチウムイオン二
次電池(以下ポリマー電池という。)である。以下ポリ
マー電池を主体として説明するが、リチウムイオン二次
電池であればポリマー電池と同様に使用できる。ポリマ
ー電池包材に使用するアルミニウム箔としては、電池の
サイズ、使用目的などにより変わるが、通常は厚さ20
〜300ミクロンの純アルミニウム系(1N30な
ど)、アルミニウム−鉄系合金、アルミニウム−マンガ
ン系合金(3003など)が使用される。前処理などを
組み合わせることにより、調質としてはH18〜O材など
の広い範囲のものを使用できる。
【0009】ポリマー電池用包材としては多くの種類が
あり、目的、サイズなどによりそれぞれ適切な厚さ、種
類を選択されているが、その一例として、ポリプロピレ
ンフィルム(厚さ20〜100ミクロン程度)をラミネ
ートした複合アルミニウム箔(アルミニウム箔単独品も
ある。)があるが、その内面には金属との接着性が優
れ、高温ヒートシール性、対電解液耐性を満足するもの
として無水マレイン酸変性ポリプロピレン(マレイン化
PP)をコーティングしたものが好ましい。具体的に
は、ヒートシール密封性を高めるために、前記アルミニ
ウム箔に直接、またはアルミニウム箔にポリプロピレン
をヒートラミネートしたポリプロピレン面にマレイン化
PPをコーティングする。コーティング剤としては、通
常分散タイプのコーティング剤を用いる。例えばトルエ
ン中にマレイン化PP粒子(3〜5ミクロン)を固形分
濃度15〜30重量%、コーティングし易さからは好ま
しくは17〜25重量%くらいのディスパージョンを用
いることが良い。コーティング方法としては特に限定す
る必要はないが、グラビヤコート、ロールコートなどで
行う。塗布量としては、乾燥時のマレイン化PPとして
1〜10g/m2 、好ましくは2〜7g/m2 位を塗布
する。乾燥の条件としては180〜300℃、5〜30
秒程度で良い。
【0010】本発明のポリマー電池用包材としては、外
面がアルミニウム箔とした上記の複合アルミニウム箔で
あっても使用可能ではあるが、ポリマー電池用包材は通
常薄い包材が用いられるため、耐突き刺し性を要求され
ることが多く、このためアルミニウム箔の外面に、延伸
ナイロンフィルムまたは延伸ポリエチレンテレフタレー
ト(いわゆるポリエステルフィルム、以下PETフィル
ムという。)などの厚さ10〜50ミクロンの耐熱性二
軸延伸フィルムをドライラミネートして用いる。ドライ
ラミネートは、例えばウレタン系の接着剤を3〜4g/
2 を塗布し、通常の条件で処理したものを用いること
ができる。樹脂の種類、強度、厚みなどは目的に応じ、
随時変更してもよい。上記のようにして得られたポリマ
ー電池用包材(複合アルミニウム箔)に、正極及び負極
の電極、固体電解質及び電極からの端子を内装し、端子
を含めて包材をヒートシールする。
【0011】本発明においては、上記のようなヒートシ
ール性、密着性を改良した電池用包材を用いてもポリマ
ー電池のヒートシール部において問題となる電池用端子
と電池用包材のアルミニウム箔との短絡の改良をなすべ
く検討を行い、接合部の形状がいかなるものであって
も、またヒートシールタイプの条件がいかなる場合であ
っても電池端子と電池用包材のアルミニウム箔の短絡の
ない接合構造を開発した。本発明の接合構造の基本的構
造は、通常ヒートシール部のところで切断していた電池
用包材(複合アルミニウム箔)を、もっと長く電池の外
側まで(電池の端子部の先端より更に長いことが好まし
い。)伸ばしておき、電池の端子部をヒートシールした
結果の形状が、電池用包材を折り返す(本発明において
は完全に外側に二つ折りにすることを意味する。)、折
り曲げる(本発明においては折り返す状態にならない折
り曲げを意味する。)またはカール(巻き上げることを
意味し、押しつぶした時に折り返し状態または折畳み状
態になれば良い。)した状態することにより中心にある
電池の端子部とは包材の切断反部が接触しない構造にす
ることである。この折り返し、折り曲げ、カールは、ポ
リマー電池がヒートシールされた時に結果としてその構
造になっておれば良く、この折り返し、折り曲げ、カー
ルをする工程はヒートシールの前であっても、あるいは
後であってもよい。一般にヒートシールの条件として
は、電池のサイズ、内面フィルムの性質、端子のサイズ
などにより異なるが、通常はシール幅1〜10mm、ヒ
ートシール温度180〜280℃、圧力1〜10kg/
cm2 、時間1〜5sec、ヒートシール回数1〜2回
で行われる。
【0012】以下図面を参照して更に詳しく説明する。
図1において、例えば1は外面フィルム、2はアルミニ
ウム箔、3はマレイン化PPまたはプロピレンフィルム
とマレイン化PPからなる内面フィルムであり、この3
層から電池用包材(複合アルミニウム箔)は構成され
る。(電池用包材は通常の電池用包材であればこの形式
の電池用包材である必要はなく、例えば3は端子との接
着性の良い絶縁材であればマレイン化PPでなくとも良
い。)ヒートシールする前においては、電池の端子4は
この電池用包材2枚の間にはさまれた形になる。この場
合、図に示したように電池用包材の先端部は電池の端子
部の先端部よりも長い状態にしておくことが折り返し、
折り曲げあるいはカールの工程に有利である。電池用包
材を所定の位置において、電池の端子4を残して両側の
電池用包材を外側に折り返し、この折り返し部の上から
ヒートシール金型5を圧着してヒートシールし電池を密
閉する。この結果、電池用包材の端面はヒートシールに
より電池の外側に固定され、電池の端子部にある電池用
包材は絶縁材である内面フィルム3で被覆されており、
電池包材のアルミニウム箔と端子の短絡は完全に防止で
きる。
【0013】この際に電池用包材の内面にマレイン化P
Pをコーティングした複合アルミニウム箔を用いるとと
もに電池用端子のヒートシール部及び電池の外側の2〜
5mmに及ぶ範囲の全面にマレイン化PPをコーティン
グすると、電池用包材のマレイン化PPと電池用端子の
表面にコーティングしたマレイン化PPの両面のマレイ
ン化PPの接着が確実になり、かつ電池用包材と端子の
短絡防止を更に確実にするるためより一層好ましい。
【0014】また図2に示すように、図1と同様に電池
の端子4の両面を外面フィルム1、アルミニウム箔2及
び内面フィルム3からなる電池用包材ではさんだ状態で
所定の位置をヒートシールし、次いでヒートシールされ
ていない電池用包材端部をヒートシール部の上面に外側
に折り返し加工をしてもよい。この折り返し部はシール
されていないので折り返し部を強く折り込むことが必要
である。また図2の方法の変法の実施形態として、ヒー
トシールする前に電池用包材を外側に直角程度に折り曲
げ加工をし、次いでヒートシールをし、更にこの折り曲
げた部分の電池用包材を折り返すことによっても同様な
接合構造を得ることができる。
【0015】あるいは、電池の端子部の両側の電池用包
材を十分に長くカットしておき、この包材を外側にカー
ルしておき、このカール部の上面から端子も含めてヒー
トシールをすることによってもよい。このカール部分の
巻き数は、多くなれば薄型電池として好ましくないだけ
でなくヒートシールするにも温度、時間などを要するこ
とになるので折り返し部として包材が片面2層くらいが
限度と考える。このタイプの接合構造は端面に複合アル
ミニウム箔の切断面が露出しておらず、包材のアルミニ
ウム箔との短絡を完全に防止できる利点が有る。以上ポ
リマー電池に関して説明をしたが、上記のことから明ら
かなようにヒートシールタイプのポリマー電池の端子部
の接合構造に本発明が適用できることはもちろんであ
る。
【0016】
【実施例】
(実施例、比較例)電池用端子を想定した厚さ50ミク
ロン×幅5mm×長さ100mmのアルミニウム箔(1
N30)を用い、電池端子部の電池用包材を図1に示す
ような折り返し加工、図4に示すようなカール加工及び
比較のために加工をせずにヒートシール部分で切断した
ものをヒートシールし、ヒートシール後にテスターを用
いて導通テストを行い短絡の状態を測定した。
【0017】
【表1】 [試験方法] 1)サンプル数は50個づつで行った。
【0018】
【発明の効果】本発明は、ヒートシールにより密封する
タイプのリチウム電池用端子において、電池用端子のヒ
ートシールする部分の電池用包材を外側に折り返した状
態またはカールした状態でヒートシールしてある電池の
端子部の接合構造及びその構造の電池を得るための製造
方法である。本発明の電池においては、電池用包材の端
部はすべて外側に折り返した形になっているので端子と
電池用包材の短絡を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】折り返し加工した後、ヒートシールする接合の
フローの断面図。
【図2】ヒートシールした後、折り返し加工する接合の
フローの断面図。
【図3】折り曲げ加工をし、ヒートシールをした後、折
り返し加工する接合のフローの断面図。
【図4】カール加工をした後ヒートシールをする接合の
フローの断面図。
【符号の説明】
1 外面フィルム 2 アルミニウム箔 3 内面フィルム 4 端子 5 ヒートシール金型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 美道 大阪府堺市海山町6丁224番地昭和アルミ ニウム株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウムイオン二次電池の端子部の接合
    において、複合アルミニウム箔を外側に折り返した状態
    またはカールした状態でヒートシールしてあることを特
    徴とするリチウムイオン二次電池の端子部の接合構造。
  2. 【請求項2】 端子を複合アルミニウム箔で挟む構造の
    リチウムイオン二次電池の端子部の接合において、複合
    アルミニウム箔をヒートシール部よりも電池外側に延長
    させておき、ヒートシールの前または後において電池の
    端子部の両側の複合アルミニウム箔を外側に折り返す
    か、折り曲げるかまたはカールさせるリチウムイオン二
    次電池の端子部の接合方法。
  3. 【請求項3】 端子を複合アルミニウム箔で挟む構造の
    リチウムイオン二次電池の端子部の接合において、複合
    アルミニウム箔をヒートシール部よりも電池外側に延長
    させておき、ヒートシールの前において電池の端子部の
    両側の複合アルミニウム箔を外側に折り返し、折り返し
    た上からヒートシールする請求項2記載のリチウムイオ
    ン二次電池端子部の接合方法。
  4. 【請求項4】 端子を複合アルミニウム箔で挟む構造の
    リチウムイオン二次電池の端子部の接合において、複合
    アルミニウム箔をヒートシール部よりも電池外側に延長
    させておき、ヒートシールした後において電池の端子部
    の両側の複合アルミニウム箔を外側に折り返し加工をす
    る請求項2記載のリチウムイオン二次電池の端子部の接
    合方法。
  5. 【請求項5】 端子を複合アルミニウム箔で挟む構造の
    リチウムイオン二次電池の端子部の接合において、複合
    アルミニウム箔をヒートシール部よりも電池外側に延長
    させておき、ヒートシールの前に電池の端子部の両側の
    複合アルミニウム箔を外側に折り曲げ、ヒートシールを
    し、次いで折り曲げた複合アルミニウム箔をヒートシー
    ル部上に折り返し加工をする請求項2記載のリチウムイ
    オン二次電池の端子部の接合方法。
  6. 【請求項6】 端子を複合アルミニウム箔で挟む構造の
    リチウムイオン二次電池の端子部の接合において、複合
    アルミニウム箔をヒートシール部よりも電池外側に延長
    させておき、ヒートシールの前に電池の端子部の両側の
    複合アルミニウム箔を外側にカールさせ、カールした上
    からヒートシールする請求項2記載のリチウムイオン二
    次電池の端子部の接合方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000334891A (ja) * 1999-05-25 2000-12-05 Dainippon Printing Co Ltd 包装材料
US7393610B2 (en) 2002-09-03 2008-07-01 Nissan Motor Co., Ltd. Laminate packaging flat cell

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000334891A (ja) * 1999-05-25 2000-12-05 Dainippon Printing Co Ltd 包装材料
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